GRE详解.docx
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GRE详解
GRE(GenericRoutingEncapsulation)
GRE是一种最传统的隧道协议,其根本功能就是要实现隧道功能,通过隧道连接的两个远程网络就如同直连,GRE在两个远程网络之间模拟出直连链路,从而使网络间达到直连的效果,为此,GRE需要完成多次封装,总共有3次,换句话说,就是在GRE隧道中传输的数据包都有3个爆头,因为只谈IP协议,所以GRE中的IP数据包是一层套一层,总共有3个IP地址,GRE在实现隧道时,需要创建虚拟直连链路,GRE实现的虚拟链路可以认为是隧道,隧道是模拟链路,所以隧道两端也有IP地址,但隧道需要在公网中找到起点和重点,所以隧道的源和终点分别都以公网IP地址结尾,该链路是通过GRE协议来完成的,隧道传递数据包的过程分为3步:
1、接收原始IP数据包当作乘客协议,原始数据包包头的IP地址为私有IP地址。
2、将原始IP数据包封装进GRE协议,GRE协议成为封装协议(EncapsulationProtocol),封装的包头IP地址为虚拟直连链路两端的IP地址。
3、将整个GRE数据包当作数据,在外层封装公网的IP包头,也就是隧道的起源和终点,从而路由到隧道终点。
GRE隧道中传输的数据包格式如下:
注:
1、其中公网IP包头部分也成为传输协议(TransportProtocol)
2、GRE会在原始IP数据包之外,额外多封装24个字节或28个字节,具体视GRE模式而定。
下图为GRE传输数据过程:
GRE要在远程路由器之间创建虚拟直连链路,也就是隧道(Tunnel),如果没有该隧道,GRE不能完成隧道功能,隧道是GRE最基本的功能,也是GRE所有功能;上图环境中,当上海分公司R2将数据包IP地址封装为192.168.1.4发往武汉时,GRE操作过程如下:
1、假设R1与R3的GRE虚拟直连链路(隧道)已经简历,隧道链路两端的地址分别为1.1.1.1和1.1.1.2,隧道两端的起源和终点分别为202.1.1.1和61.1.1.1.
2、R1收到目标IP为192.168.1.4的数据包后,将原始数据包当作乘客数据包封装进GRE协议中,并且添加GRE包头,包头中源IP为隧道本端地址1.1.1.1,包头中目标IP为隧道对端地址1.1.1.2,从而完成GRE数据包的分装。
3、在封装了GRE隧道地址的数据包外面分装GRE隧道起源IP地址,该IP地址为公网地址,即源IP为100.1.1.1,目标IP为隧道终点200.1.1.1,最后将数据包发出去。
数据包被发送到internet之后,所有路由器只根据数据包最外面的公网IP进行转发,也就是只根据公网IP地址61.1.1.1来转发,直到数据包到达公网IP的真正目的地后,即到达R3(IP:
61.1.1.1)之后,公网IP包头才会被剥开,当R3剥开数据包的公网IP包头后,发现GRE包头,发现目标IP地址为1.1.1.2,从而得知自己就是GRE隧道的终点,所以继续将GRE包头剥开,最后发现目标IP地址为192.168.1.4,然后将数据包发往192.168.1.4(路由器R4)。
通过以上GRE过程,上海分公司R2直接通过私有IP地址192.168.1.4,最终成功与武汉分公司R4通信。
配置GRE
在远程路由器之间配置GRE,总共分为三步:
1、创建虚拟链路(隧道)接口,号码任意,两端不可相同。
2、配置虚拟链路(隧道)接口地址,该地址是在GRE包头中被封装的地址。
3、定义虚拟链路(隧道)的源和目的,因为数据包最终要在公网中传递,所以该地址就是在公网中指导路由器转发数据包的可路由公网IP,也是建立隧道两端路由器的真实公网IP。
注:
1、GRETunnel只支持路由器,不支持集中器和PIX以及ASA。
2、GRE支持的协议有IP,Decnet,IPX,Appletalk。
3、GRE可分为Point-to-PointGRE和MultipointGRE(mGRE)两种。
4、Point-to-PointGRE只能在两台路由器之间建立。
5、MultipointGRE(mGRE)也可以在两台以上的路由器之间建立。
6、Point-to-PointGRE支持IP单播,组播,以及IGP动态路由协议和非IP协议。
7、MultipointGRE(mGRE)只支持单播,组播以及动态IGP路由协议,不支持非IP协议。
GRE隧道接口没有OSI一层协议做检测,只要本地源地址有效,并且隧道终点地址有路由可达,那么GRE隧道接口就会UP,而无论隧道对端是否已经配置隧道接口,如果GRE隧道的接口状态为down,只要达到如下3中情况任意一个即可:
1、没有向往隧道终点地址的路由。
2、去往隧道终点地址的路由指向了隧道接口自己。
3、隧道起源地址的接口状态为down。
以下面的图为例,配置GRE:
说明:
图中Internet使用路由器R2来模拟!
配置R1:
Router>en
Router#conft
Router(config)#noipdolo
Router(config)#lincon0
Router(config-line)#noexec-t
Router(config-line)#loggs
Router(config-line)#exit
Router(config)#hoCHENYI-R1
CHENYI-R1(config)#intf0/0
CHENYI-R1(config-if)#ipadd10.1.1.1255.255.255.0
CHENYI-R1(config-if)#nosh
CHENYI-R1(config-if)#intf1/0
CHENYI-R1(config-if)#ipadd202.1.1.1255.255.255.0
CHENYI-R1(config-if)#nosh
CHENYI-R1(config-if)#iproute0.0.0.00.0.0.0202.1.1.10
说明:
配置R1的接口地址,并写默认路由指向Internet(路由器R2),地址为202.1.1.10。
配置R3:
Router>en
Router#conft
Router(config)#noipdolo
Router(config)#lincon0
Router(config-line)#noexec-t
Router(config-line)#loggs
Router(config-line)#exit
Router(config)#hoCHENYI-R3
CHENYI-R3(config)#intf0/0
CHENYI-R3(config-if)#ipadd61.1.1.1255.255.255.0
CHENYI-R3(config-if)#nosh
CHENYI-R3(config-if)#intf1/0
CHENYI-R3(config-if)#ipadd192.168.1.3255.255.255.0
CHENYI-R3(config-if)#nosh
CHENYI-R3(config-if)#iproute0.0.0.00.0.0.061.1.1.10
配置R2
Router>en
Router#conft
Router(config)#noipdolo
Router(config)#lincon0
Router(config-line)#noexec-t
Router(config-line)#loggs
Router(config-line)#exit
Router(config)#HOCHENYI-R2
CHENYI-R2(config)#intf0/0
CHENYI-R2(config-if)#ipadd202.1.1.10255.255.255.0
CHENYI-R2(config-if)#nosh
CHENYI-R2(config-if)#ipadd61.1.1.10255.255.255.0
CHENYI-R2(config-if)#nosh
配置GRE
CHENYI-R1(config)#interfacetunnel1
CHENYI-R1(config-if)#ipadd1.1.1.1255.255.255.0
CHENYI-R1(config-if)#tunnelsource202.1.1.1
CHENYI-R1(config-if)#tunneldestination61.1.1.1
查看R1上GRE的状态
CHENYI-R1(config)#doshinttunnel1
Tunnel1isup,lineprotocolisup
HardwareisTunnel
Internetaddressis1.1.1.1/24
MTU1514bytes,BW9Kbit,DLY500000usec,
reliability255/255,txload1/255,rxload1/255
EncapsulationTUNNEL,loopbacknotset
Keepalivenotset
Tunnelsource202.1.1.1,destination61.1.1.1
Tunnelprotocol/transportGRE/IP
Keydisabled,sequencingdisabled
Checksummingofpacketsdisabled
TunnelTTL255
Fasttunnelingenabled
Tunneltransmitbandwidth8000(kbps)
Tunnelreceivebandwidth8000(kbps)
Lastinputnever,outputnever,outputhangnever
Lastclearingof"showinterface"countersnever
Inputqueue:
0/75/0/0(size/max/drops/flushes);Totaloutputdrops:
0
Queueingstrategy:
fifo
Outputqueue:
0/0(size/max)
5minuteinputrate0bits/sec,0packets/sec
5minuteoutputrate0bits/sec,0packets/sec
0packetsinput,0bytes,0nobuffer
Received0broadcasts,0runts,0giants,0throttles
0inputerrors,0CRC,0frame,0overrun,0ignored,0abort
0packetsoutput,0bytes,0underruns
0outputerrors,0collisions,0interfaceresets
0outputbufferfailures,0outputbuffersswappedout
说明:
可以看出,在R1创建GRE隧道之后,隧道接口状态便已经up,这是因为默认情况下,GRE隧道接口没有OSI一层协议做检测,只要本端源地址有效,并且隧道终点地址有路由可达,那么GRE隧道接口就会up,而无论隧道对端是否已经配置隧道接口。
在武汉公司的路由器R3上配置连接到上海分公司路由器R1的GRE隧道:
CHENYI-R3(config)#inttunnel3
CHENYI-R3(config-if)#ipadd1.1.1.2255.255.255.0
CHENYI-R3(config-if)#tunnelsource61.1.1.1
CHENYI-R3(config-if)#tundest202.1.1.1
CHENYI-R3(config-if)#exit
说明:
在R3上创建GRE虚拟链路(隧道)接口,号码为3,两端号码可不相同,隧道接口地址为1.1.1.2/24,隧道的起源为61.1.1.1.隧道的终点为202.1.1.1。
CHENYI-R3(config-if)#doshinttun3
Tunnel3isup,lineprotocolisup
HardwareisTunnel
Internetaddressis1.1.1.2/24
MTU1514bytes,BW9Kbit,DLY500000usec,
reliability255/255,txload1/255,rxload1/255
EncapsulationTUNNEL,loopbacknotset
Keepalivenotset
Tunnelsource61.1.1.1,destination202.1.1.1
Tunnelprotocol/transportGRE/IP
Keydisabled,sequencingdisabled
Checksummingofpacketsdisabled
TunnelTTL255
Fasttunnelingenabled
Tunneltransmitbandwidth8000(kbps)
Tunnelreceivebandwidth8000(kbps)
Lastinputnever,outputnever,outputhangnever
Lastclearingof"showinterface"countersnever
Inputqueue:
0/75/0/0(size/max/drops/flushes);Totaloutputdrops:
0
Queueingstrategy:
fifo
Outputqueue:
0/0(size/max)
5minuteinputrate0bits/sec,0packets/sec
5minuteoutputrate0bits/sec,0packets/sec
0packetsinput,0bytes,0nobuffer
Received0broadcasts,0runts,0giants,0throttles
0inputerrors,0CRC,0frame,0overrun,0ignored,0abort
0packetsoutput,0bytes,0underruns
0outputerrors,0collisions,0interfaceresets
0outputbufferfailures,0outputbuffersswappedout
说明:
R3上的GRE隧道状态也已经up。
此时可以测试GRE隧道了。
使用R1pingR3那么是没有问题的
但是ping上海分公司R1直接使用私有地址192.168.1.4到上海分公司R3的连通性是不通的。
因为北京分公司的路由器R1在收到去往192.168.1.4后,因为默认路由从真实接口F1/0出去,结果数据包被发到Internet中的路由器R2,由于Internet路由器R2只有公网路由,没有用户的私有网段,所以武汉分公司R1直接使用私有地址192.168.1.4上海分公司R4无法通信。
要解决此问题,必须让流量从GRE隧道中传输。
在创建GRE隧道的路由器双方将去往对方私有网段的数据包引入GRE隧道中传输。
R1:
CHENYI-R1(config)#iproute192.168.1.0255.255.255.0tunnel1
R3:
CHENYI-R3(config-if)#iproute10.1.1.0255.255.255.0tunnel3
此时测试武汉分公司PC直接使用私有地址192.168.1.4到上海分公司PC的连通性:
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